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De forma diferenciada, esta obra apresenta e discute os princípios e as técnicas de projeto de circuitos digitais com dispositivos de lógica programável FPGA. Mostra o emprego de novas ferramentas computacionais no desenvolvimento de projetos por meio de exemplos e casos práticos do dia-a-dia do projetista de circuitos digitais.
Abrange teoria básica da eletrônica digital, ambiente de software EDA, laboratório de circuitos digitais com FPGA e revisão sobre controladores digitais. Traz procedimentos que ilustram a utilização de lógica programável em sistemas digitais com base em CLP e aplicações práticas.
Destina-se a estudantes, professores, mestrandos e doutorandos que realizem trabalhos na área de sistemas digitais, técnicos, autodidatas e profissionais da área.
Para acompanhamento da parte prática do livro são necessários os softwares Quartus II Web Edition, versão 9.0, do fabricante Altera Co. (www.altera.com) e o kit de desenvolvimento FPT1, da empresa Leap Electronic Co. (www.leap.com.tw).
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Capítulo 1 - Considerações sobre Lógica Programável
1.1 Aplicações de portas lógicas
1.2 Circuito lógico combinacional
1.2.1 Descrição de projeto
1.3 Ambiente de projeto com circuitos integrados tradicionais
1.4 Dispositivos lógicos programáveis (PLDs)
1.4.1 SPLDs
1.4.2 HCPLDs
1.4.2.1 Tecnologia CPLD
1.4.2.2 Tecnologia FPGA
1.5 Blocos de lógica programável
1.5.1 Granularidade
1.5.2 Arquitetura geral de roteamento
1.5.3 Técnicas de configuração
1.5.4 Famílias de FPGAs disponíveis no mercado
1.6 Desenvolvimento de projetos com uso de FPGA
1.6.1 Especificação e entrada de projetos
1.6.2 Síntese lógica e mapeamento
1.6.3 Posicionamento e roteamento
1.6.4 Verificação e teste
1.6.5 Programação do FPGA
1.6.5.1 Métodos de carregamento de programa
1.7 Testes de avaliação
Capítulo 2 - Ambiente de Software EDA (Electronic Design Automation)
2.1 Introdução
2.2 Software Quartus® II
2.2.1 Editor gráfico
2.2.1.1 Iniciar um novo projeto
2.2.1.2 Projeto com lógica combinacional
2.2.2 Linguagem de descrição de hardware (VHDL)
2.2.3 Editor de texto
2.3 Testes de avaliação
Capítulo 3 - Laboratório de Circuitos Digitais com Lógica Programável (FPGA)
3.1 Circuitos simples com portas AND, NAND e NOR
3.2 Circuito decodificador de duas linhas de entrada para quatro linhas de saída
3.3 Circuito somador Full Adder
3.4 Circuito digital a partir da expressão lógica
3.5 Circuito de controle de vazão de líquido
3.6 Projeto e simulação de contadores e divisores de freqüência assíncronos ou ripples
3.7 Projeto e simulação de contadores e divisores de freqüência síncronos
3.8 Projeto e simulação de registradores de deslocamento (shift register)
3.9 Projeto e simulação de um gerador de freqüência
3.10 Projeto e simulação de circuitos digitais com funções programáveis (LPM)
3.11 Testes de avaliação
Capítulo 4 - Introdução aos Controladores Digitais
4.1 Controladores digitais tradicionais
4.2 Princípio de funcionamento
4.2.1 Ciclo de trabalho da CPU
4.2.2 Tempos típicos de processamento
4.2.3 Tempos de atraso no processamento
4.3 Programação
4.3.1 Linguagem de diagrama de relés (Ladder)
4.4 Testes de avaliação
Capítulo 5 - Desenvolvimento de Controladores com FPGA
5.1 Nova arquitetura proposta para controladores digitais
5.1.1 Descrição de funcionamento da arquitetura proposta
5.1.1.1 Bloco de lógica programável FPGA
5.1.1.2 Circuitos de entradas
5.1.1.3 Circuitos de saídas
5.1.1.4 Bloco de memória e configuração
5.1.1.5 Fonte de alimentação
5.2 Protótipo de hardware para o controlador
5.3 Desenvolvimento de uma biblioteca de macroinstruções gráficas
5.3.1. Macroinstruções gráficas do tipo relé
5.3.1.1 Macroinstrução contato normalmente aberto (NA)
5.3.1.2 Macroinstrução contato normalmente fechado (NF)
5.3.1.3 Macroinstrução 2NAE
5.3.1.4 Macroinstrução 2NAOU
5.3.1.5 Macroinstrução 2NFE
5.3.1.6 Macroinstrução 2NFOU
5.3.1.7 Macroinstrução 2NAENF
5.3.1.8 Macroinstrução 2NAOUNF
5.3.2 Megafunções gráficas lpm
5.3.3 Macroinstrução gráfica contador crescente
5.3.4 Macroinstruções gráficas contador decrescente
5.3.5 Macroinstruções antibouncing
5.3.6 Macroinstruções gráficas de temporização
5.3.6.1 Macroinstrução TOND
5.3.6.2 Macroinstrução TONC
5.4 Testes de avaliação
Capítulo 6 - Aplicações Práticas
6.1 Sistema de controle para transportador automático de peças
6.1.1 Fluxograma analítico
6.1.2 Programa de aplicação
6.2 Sistema de controle para semáforo
6.2.1 Descrição do sistema
6.2.2 Fluxograma analítico
6.2.3 Programa de aplicação
6.3 Testes de avaliação
Apêndice A - Biblioteca do Software Quartus II
A.1 Biblioteca primitiva
A.1.1 Elementos lógicos
A.1.2 Flip-flops e latches
A.1.3 Terminais de E/S
A.2 Biblioteca de megafunções
A.2.1 Componentes aritméticos
A.2.2 Componentes de armazenamento
A.2.3 Portas lógicas
A.2.4 Componentes de E/S
A.3 Outras
A.3.1 Portas lógicas
A.3.2 Unidade lógica e aritmética
A.3.3 Mux/demux
A.3.4 Somadores
A.3.5 Contadores/divisores de freqüência
A.3.6 Multiplicadores
A.3.7 Latches
A.3.8 Buffers
A.3.9 Flip-flop/registradores
A.3.10 Codificadores
Apêndice B - Kit de Desenvolvimento FPT1
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